Лекция Элементы и технология изготовления толстопленочных микросхем и микросборок

1 Подложки

2 Пасты для толстопленочных элементов.

3 Изготовление толстопленочных ГИС

В толстопленочных гибридных ИС пассивные элементы создают на основе толстых пленок толщиной 10...50 мкм. Толстые пленки получают нанесением на подложку специальных паст через накладные сетчатые трафареты с последующей термообработкой (сушка, выжигание и спекание). Термообработка обеспечивает необходимые электрические параметры пленок и их адгезию к подложке.

Значительные успехи, достигнутые в области материалов, технологии, конструирования и схемотехники, позволили повысить качество и расширить область применения толстопленочных ГИС и МСБ. До недавнего времени при создании СВЧ интегральных микросхем преимущество отдавали тонкопленочным структурам. В настоящее время созданы ГИС на толстых пленках, которые работают в диапазоне 1...18 ГГц. Толстопленочные ГИС выгодны при высоких мощностях рассеяния (2,5...4,0 Вт/см²), а также если число резисторов большое, а число активных элементов сравнительно маленькое.

В конструкциях больших ГИС и МСБ, микроблоков широко используют многоуровневые коммутационные платы на основе толстопленочной технологии и многослойной керамики.

Технология толстых пленок имеет ряд преимуществ перед тонкопленочной: простота технологии; сравнительно низкая стоимость оборудования и материалов; меньшая чувствительность электрофизических параметров к загрязнению окружающим воздухом; возможность контроля и исправление брака после каждой операции; высокая надежность; значительно больший широкий диапазон рабочих температур (от -180 до +300С); меньшие паразитные емкости и наводки; осуществимость микросхем большой мощности.

1 Подложки

В толстопленочных микросхемах используют керамические подложки с относительно шероховатой поверхностью (высота неравенства порядка 1 мкм) для улучшения адгезии пленок. Широкое применение находят керамические материалы типа ВК94-1 (бывшее наименование 22ХС), ВК100-1 (поликор) и керамика на основе окиси бериллия (брокерит) (табл. 2.3). Высокая механическая прочность керамики позволяет использовать плату как деталь корпуса с отверстиями, пазами, а высокая теплопроводность дает возможность изготовлять мощные микросхемы.

Наибольшую теплопроводность имеет бериллиевая керамика, однако ее тяжело обрабатывать, а пыль, которая получается при ее обработке токсична.

Основой керамик типа ВК94-1 и ВК100-1 является оксид алюминия Al₂O₃. Чем выше содержание Al₂O₃, тем лучшие характеристики имеет керамика, однако при этом повышается ее стоимость. Наиболее широкое применение находит керамика типа ВК94-1 с содержимым оксида алюминия 94%. При удовлетворительных свойствах она имеет относительно невысокую стоимость. Керамика типа ВК100-1 с содержимым корунда ( кристаллическая фаза Al₂O₃) 99,8% имеет лучшие электрические характеристики, более высокую теплопроводность, поддается полированию, но имеет более высокую стоимость. Размеры плат определяются конкретной конструкцией корпусов. Максимальные размеры составляют 60×48. Платы больших размеров не применяют из-за ухудшения параметров пленочных элементов вследствие коробления плат при спекании пленок. Толщина подложек и плат из керамики составляет 0,2…1,6мм. Наиболее часто используются платы толщиной 0,6мм. Платы из керамики изготовляются сразу с необходимыми размерами, поскольку керамика плохо поддается размерному делению.